Impacto de la soldadura en la resistencia del aluminio
En comparación con el acero, la soldadura de aluminio presenta diferencias sustanciales tanto en los métodos utilizados como en los resultados obtenidos. Es importante entender que soldar aluminio puede debilitar significativamente su estructura, debido a varias causas relacionadas con el proceso. La principal razón radica en que el calor generado durante la soldadura puede alterar el temperamento del aluminio, provocando una pérdida de resistencia que en algunos casos puede reducir la capacidad de carga a aproximadamente la mitad si no se emplean medidas correctivas adecuadas.
En realidad, todos los metales experimentan cierta pérdida de resistencia al ser soldados, incluido el acero. Sin embargo, para mantener la integridad estructural, es necesario seguir ciertas mejores prácticas y pasos adicionales que aseguren que la soldadura conserve la mayor fuerza posible.
¿Qué porcentaje de resistencia puede perder el aluminio tras soldarlo?
Para ilustrar esta situación, a continuación se presenta una tabla basada en datos de ESAB, uno de los principales fabricantes mundiales de equipos de soldadura. La tabla muestra cómo varía la resistencia mínima del aluminio después de la soldadura en función del tipo de aleación y la técnica empleada. Es importante notar que estos valores reflejan el rendimiento mínimo esperado, que puede disminuir significativamente en condiciones de carga o estrés.
| Calificación | Resistencia de la aleación base (KSI) | Resistencia después de soldar (KSI) | Reducción de rendimiento (%) |
|---|---|---|---|
| 3003-H34 | 29 | 7 | 76% |
| 5052-H34 | 24 | 12 | 50% |
| 6061-T6 | 40 | 18 | 55% |
Como se observa, la pérdida en la resistencia del material puede ser bastante significativa, lo cual requiere tomar medidas para minimizar este efecto.
La importancia de seleccionar el material de relleno adecuado
El uso de un material de relleno apropiado es fundamental para garantizar soldaduras fuertes y duraderas en aluminio. La compatibilidad química y la resistencia del relleno con la aleación base determinan en gran medida la integridad estructural de la unión soldada. Es esencial evitar el uso de rellenos inadecuados, ya que esto puede generar soldaduras frágiles y propensas a grietas o fallos prematuros.
¿Por qué es crucial comprender el temperamento del aluminio?
Uno de los aspectos clave en la soldadura de aluminio es determinar si la aleación puede ser tratada térmicamente. Esto afecta directamente la resistencia final del material después del proceso de soldadura. Las aleaciones tratables con calor, como la serie 6xxx y 7xxx, pueden recuperarse o reforzarse mediante tratamientos térmicos posteriores, mientras que otras series, como la 1xxx, 3xxx y 5xxx, no soportan este tipo de procesos y son más susceptibles a perder resistencia tras la soldadura.
| Serie de aleaciones | Tratabilidad térmica |
|---|---|
| 1xxx | No |
| 2xxx | Sí |
| 3xxx | No |
| 4xxx | Limitadamente |
| 5xxx | No |
| 6xxx | Sí |
| 7xxx | Sí |
Por ejemplo, una aleación como 6061 es tratable con calor, mientras que 5052 no lo es. Esto influye en las decisiones técnicas relacionadas con la reparación y la fabricación.
¿Es posible restaurar la resistencia del aluminio mediante tratamiento térmico?
La respuesta técnica es sí, si la aleación es tratable con calor. Sin embargo, en la práctica, este proceso presenta varias complicaciones. El tratamiento térmico requiere un horno controlado y precisión en las temperaturas, tiempos y enfriamientos, similares a los procedimientos en la industria del acero. Además, el aluminio suele experimentar una deformación significativa durante estos procesos, lo que puede comprometer la geometría y la integridad de la pieza final. Debido a estos factores, la recuperación de resistencia mediante tratamiento térmico en estructuras soldadas no siempre es práctico ni recomendable.
El endurecimiento por tensión y su impacto en el aluminio
Muchos grados de aluminio obtienen resistencia adicional a través del endurecimiento por deformación, proceso que alineaa los granos y fortalece el material en estado frío. Sin embargo, esta tensión adquirida en la fabricación se pierde al aplicar calor en la soldadura, lo que significa que la resistencia obtenida por este método no se recupera tras el proceso de unión. Por ello, las piezas endurecidas por tensión deben tener cuidado al ser sometidas a altas temperaturas, ya que su resistencia puede disminuir sustancialmente.
Problemas comunes en la soldadura de aluminio y sus causas
- Risas en el centro de la soldadura: Este problema suele estar relacionado con grietas durante la solidificación. La piscina de soldadura se enfría y endurece rápidamente, formando microgrietas debajo de la superficie. Para evitarlo, es recomendable ajustar la velocidad de soldadura, controlar la cantidad de relleno y emplear técnicas que aseguren una buena penetración y una distribución uniforme del calor.
- Grietas alrededor del cordón: Se asocian con la liquación, donde pequeñas fracturas aparecen cerca de la unión debido a la incompatibilidad de la aleación del relleno. Utilizar un relleno adecuado y controlar la temperatura ayuda a prevenir este problema, especialmente en placas más gruesas.
- Grietas al final de la soldadura: Son frecuentes y se denominan grietas en el cráter. Ocurren cuando la temperatura de enfriamiento es demasiado rápida, causando tensiones internas. La técnica recomendada para mitigarlo es reducir la velocidad de soldadura al terminar, añadiendo pequeñas cantidades de relleno adicional y asegurando una superficie ligeramente convexa en el final del cordón.